Relation entre les paramètres

L’application des graphes ainsi des diagrammes binaire, nous a permis d’affirmer l’importance des faciès sulfaté et à un degré moindre chlorurés et bicarbonatés, des sources thermo minérales dans notre région. Pour ce là, nous avons utilisé le logiciel Origin 06 pour vérifier les relations entre ces paramètres.

Etude des sources thermominérale de la régionde Sétif dans leur contexte structural Page 112 Figure VI.12: Couple HCO3^- en fonction SO4

-Le graphe montre un excès de SO4

--qui détermine la dominance des ions SO4^--, que HCO3^- soit 75% montrent une origine évaporitiques. La forte teneur en sulfates dans les eaux des sources chaudes (37méq/l) pourrait également être attribuée à la dissolution de l’anhydrite.

Figure VI.14: Couple HCO3^- en fonction Cl^-. La représentation des points sur le graphe montre une tendance vers la dominance des ions Cl^- (la concentration des points qui se trouvent sur la droite ayant les mêmes concentrations). Autrement la relation entre ces paramètres en fonction de la conductivité (Fig. 14.1et 14.2). Nous conduit d’affirmer l’ion le plus prépondérant.

Figure VI.13: Couple SO4^-- en fonction Cl-. Le graphe montre un excès des ions Cl^- qui détermine la dominance de Cl^- que SO4^-- soit 75% résultants de la dissolution de l’halite, les deux autres points montrent une autre origine.

Figure VI.14.01: Diagramme HCO3^-/(SO4

--+Cl-) en fonction de la Conductivité. Le graphe montre pour des conductivités inférieures à 3500 (μS/cm) la dominance des ions évaporitiques SO4^-- et Cl^- des ions HCO3^-

Etude des sources thermominérale de la régionde Sétif dans leur contexte structural Page 113 Figure VI.14.02: Diagramme Cl-/Hco3^- en

fonction de la Conductivité.

Le graphe montre que jusqu'à des conductivités inférieures 3500 (μS/cm) les ions Cl- dominent les HCO3^-. Cela justifie les relations antérieures étudiées.

Figure VI.16: Couple Ca⁺⁺ en fonction So4

--La représentation graphique est caractéristique d’une eau qui a circulé dans des terrains qui sont en contact avec les formations terrigènes. P.V. Brady et al (1992) ont montré que l’augmentation de la température des sources agit fortement sur l’accélération des réactions chimiques et contribue à la mise en solution d’évaporites (gypse, anhydrite et halite).

Figure VI.15: Couple Ca++ en fonction Cl-

La représentation des points sur le graphe montre une tendance à l’alignement, des ions Ca⁺⁺ et Cl^-, donc la représentation graphique montre une origine évaporitiques probable.

Figure VI.17: Couple Ca⁺⁺ en fonction Hco3-

La représentation montre une évolution indépendamment des ions Ca⁺⁺ et HCO3^-. Elle montre une origine évaporitiques. Cela a été évoqué par Issaâdi (1992) que le réservoir carbonaté des eaux thermales qui ont donné cet excès en calcium et lors de l’ascension de ces eaux en surface a induit la dissolution des formations évaporitiques.

Etude des sources thermominérale de la régionde Sétif dans leur contexte structural Page 114 Figure VI.18: Couple Na⁺ en fonction So4^--.

La représentation des points sur le graphe montre une évolution indépendamment des ions Na⁺ et SO4

--(nuage de points). La représentation graphique montre une origine autre que les sulfates.

Figure VI.20: Couple Na⁺ en fonction Cl^-. Cette présentation montre une bonne distribution autour d’une droite de pente légèrement inferieure à celle de la halite. Cette approche tend donc à indiquer que la salinité de l’eau thermale résulterait d’une dissolution des formations salifères. Même la bonne corrélation So4-Ca, et C.E. - HCO3/( SO4+Cl) appuie cette hypothèse.

Figure VI.19: Couple Na⁺ en fonction Hco3-

La représentation des points sur le graphe montre une évolution indépendamment des ions Na+ et HCO3^-

(nuage de points). La représentation graphique, montre une origine autre que les carbonates.

Figure VI.21: Couple Sr⁺⁺ en fonction SO4^--. La représentation des points sur le graphe montre une tendance à l’alignement, donc la représentation graphique du strontium en fonction des sulfates, montre une origine évaporitiques, traduisant la dissolution de l’halite et Anhydrite ou de la pyrite. Cette approche appuie les résultats trouvés dans le rapport Sr++/Ca++.

Etude des sources thermominérale de la régionde Sétif dans leur contexte structural Page 115 Figure VI.22: Couple Ca⁺⁺ en fonction Na⁺.

Le graphe montre une corrélation entre Ca⁺⁺ et Na⁺ où on à une diminution du Calcium alors que le sodium reste en évolution (échange de base entre sodium et le calcium).

Figure VI.23: Diagramme Ca⁺⁺/Hco3^- +So4

--+Cl^- en fonction Na+/Cl-.

Le graphe montre une possibilité d’échange de base entre Ca++ et Na+, c’est-à-dire deux ions Na+ de l’eau seraient échangés contre ion Ca⁺⁺ des formations argileuses.

Etude des sources thermominérale de la régionde Sétif dans leur contexte structural Page 116 VI.7. Diagramme de l’Institut international des recherches géothermiques

La méthode d’IIRG (Institut International des Recherches Géothermiques) développée par D’AMORE et al. (1983), constitue l’outil le plus utilisé pour la détermination de la nature lithologique du réservoir des eaux thermo minérales. Le principe de cette méthode repose sur l’utilisation des rapports des concentrations des éléments majeurs et la somme des cations Σ(+) et des anions Σ(-) exprimées en méq/l. Six paramètres (A, B, C, D, E et F), sans unité, sont ainsi définis et normalisés entre -100 et +100 de la manière suivante :

VI.7.4.1. Le paramètre A

Ce paramètre aide à différencier entre les eaux circulant à travers les terrains calcaires de celles qui traversent des couches évaporitiques A = 100 x ((HCO3 - SO4)/Σ (-)) (01) VI.7.4.2. Le paramètre B

Ce paramètre permet la discrimination entre les eaux enrichies en sulfate circulant dans les terrains évaporitiques et les eaux enrichies en sodium rencontrées dans les terrains sédimentaires argilo-marneux. B = 100 x ((SO4/Σ (-)) - (Na/Σ(+)) (02) VI.7.4.3. Le paramètre C

Ce paramètre tend à distinguer entre les eaux dérivées des flyschs ou « volcanites » et celles venant des séries carbonatées-évaporitiques ou à partir d’un socle schisto-quartzitique. Les deux ont des teneurs élevées en Na+, mais les premières ont une teneur très faible en Cl- et les secondes ont un rapport Na/Cl proche de 1.C = 100 x (Na/Σ(+) + Mg/Σ(-)) (03) VI.7.4.4. Le paramètre D

Ce paramètre individualise les eaux ayant circulé dans les calcaires dolomitiques. D = 100 x ((Na - Mg)/Σ(+)) (04)

VI.7.4.5. Le paramètre E

Le paramètre E distingue principalement les circulations dans les réservoirs carbonatés de celles dans les réservoirs sulfatés. E = 100 x ((Ca + Mg)/Σ(+) - HCO /Σ(-)) (05) VI.7.4.6. Le paramètre F

Le paramètre F révèle la croissance de la teneur en K dans les échantillons d’eaux. F = 100 x (Ca - Na - K)/Σ(+) (06)

Etude des sources thermominérale de la régionde Sétif dans leur contexte structural Page 117 Figure VI.24: Représentation graphique des diagrammes de référence établies par Amore et al, 1983 ( α : série évaporitique; β : circulation dans les calcaires; γ : circulation profonde à travers un socle cristallin; δ : formation argileuse).

Les valeurs permettent d’établir des diagrammes rectangulaires et de les comparer aux diagrammes de référence (α, β, γ et δ) établis par les auteurs. Cette méthode a été appliquée aux sources thermales de la région de Sétif, et nous permettons de découvrir trois (03) aspects rectangulaires différents intermédiaires entre les standards théoriques de référence.

Etude des sources thermominérale de la régionde Sétif dans leur contexte structural Page 118 Figure VI.25: Représentation des eaux thermo minérales sur le diagramme d’amore et al. 1983.

L’application des diagrammes de l’institut international des recherches géothermiques (Fig VI.24 et VI.25) nous permettrons de conclure que la représentation graphique des diagrammes de références établies par Amore et al. 1983 se rapprochent beaucoup plus du spectre (γ) caractérisant le socle avec une nette variation au niveau des paramètres D, F et B, E.

Cependant, l’effet des failles elle atteint dans son parcours vers la surface les formations carbonatées et les terrains terrigènes salifères. La fluctuation de ces paramètres (D et F) serait en relation avec une circulation à travers le réservoir calcaro-dolomitique du jurassique. La fluctuation des paramètres B, E indiquerait une circulation à travers les formations terrigènes salifères, riches en évaporites.

Etude des sources thermominérale de la régionde Sétif dans leur contexte structural Page 119 VI.8. Diagramme de Langelier-Ludwing

Le diagramme confirme l’effet des terrains salifères sur le chimisme des eaux des sources (Fig VI.26). Ainsi, l’augmentation de la concentration en sodium et en potassium se fait en parallèle avec celle des chlorures et des sulfates pourraient être attribués à la dissolution de l’anhydrite et de l’halite (Boudoukha. A et al 2012), mais d’une manière inverse avec celle des éléments carbonatés. Cette tendance pourrait être due aussi à un échange de base Na - Ca avec les argiles, entraînées des profondeurs par la dysharmonie thermique affectant la région, comme il a été démontré par CHULLI et al. 2011 dans un cas similaire à Sfax en Tunisie orientale.

Figure VI.26: Diagramme de Langelier-Ludwing appliqués aux eaux des sources. Ca+Mg en fonction de Na+K et Cl+SO4 en fonction Na+K

L’acquisition des teneurs en Cl- et Na+ peut également résulter de la dissolution de l’halite ou peut également résulter du lessivage des formations argileuses encroûtées de silice (Djemmal S. 2009)

Etude des sources thermominérale de la régionde Sétif dans leur contexte structural Page 120 Conclusion :

Tenant compte de l’effet des conditions géologiques, climatiques et hydrogéologiques, cette étude hydrochimique a permis de mettre en évidence l’hétérogénéité de la plupart des paramètres physico-chimiques ayant une influence sur l’évolution et la qualité des eaux.

La température des sources thermominérales de la région de Sétif s’étale de 30 jusqu’à 52°C, le pH mesuré varie de 6,92 jusqu’à 7,6. Les valeurs de la dureté sont élevées, elle varie entre 711.9 à 1922.6 ce qui donne à l’eau le caractère dure.

Les sources fortement minéralisées (salinité) deviennent très chargées suivant le sens d’écoulement c-à-d d’Ouest vers Est ainsi qu’aux endroits où la prédominance des formations évaporitiques pour les éléments : Cl-, SO4^--, Sr++ ainsi Na++k+ et les formations carbonatées et évaporitiques pour les éléments : Ca++ et Mg++.

Selon la classification de Piper et de Scholler-Berkaloff quatre (04) faciès existent dans le terrain d’étude. Les plus répandus sont les faciès sulfatés calciques et sulfatés sodiques ; bicarbonatés sodiques et chlorurés sodiques.

La détermination des rapports caractéristiques en association avec les résultats des graphes binaires nous permettrons de conclure que la répartition des faciès est en liaison directe avec le lessivage des formations carbonatées et évaporitiques, pour les éléments HCO3^- et SiO2

pourraient avoir autre origine que carbonaté et évaporitiques, il peut être profonds liées aux formations métamorphiques (schistes).

L’étude de ces rapports caractéristiques et le diagramme de Langelier-Ludwing, montrent que l’origine des ions Cl- et Na⁺ pourraient être résultée de la dissolution de l’halite. Elles montrent également l’existence d’un phénomène d’échange de base entre les alcalins de l’eau Na-Ca avec les alcalino-terreux (Ca++) des formations argileuses entraînées des profondeurs par la dysharmonie thermique affectant la région.

Le rapport (Sr⁺⁺/Ca⁺⁺) montre que les sources liées aux formations évaporitiques se caractérisent par des fortes teneurs en éléments majeurs comme les chlorures, les sulfates, le calcium et le sodium. Elles ont toutes acquis une minéralisation dite secondaire au cours de la remontée et hors du réservoir thermal. La minéralisation originelle liée aux formations carbonatées a été masquée par les fortes libérations d’éléments en provenance des évaporites ainsi l’augmentation de la température des sources agit fortement sur l’accélération des réactions chimiques, confirmant ainsi la mise en solution d’évaporites (gypse et anhydrite).

L’application des diagrammes de l’IIRG nous permettrons de dire que les sources sont d’origine profonde, ayant circulé dans un socle cristallophyllien et sous l’effet des failles elle atteint dans son parcours vers la surface les formations carbonatées et terrigènes salifères.

Page 122 Introduction

La géothermométrie est un outil qui permet l’estimation de la profondeur des réservoirs géothermiques et la température des derniers équilibres chimiques ou isotopiques avant l’émergence. Les eaux profondes et les gaz arrivent à la surface et apportent généralement avec eux leur histoire géochimique. Toutefois, pendant son ascension, l’eau chaude peut subir un mélange avec les eaux froides superficielles pouvant compliquer l’utilisation des géothermomètres chimiques, cela conduirait soit à une surestimation, soit à une sous-estimation des températures. À noter que la remontée des eaux thermominérales depuis leurs réservoirs d’origine s’accompagne généralement d’une diminution de la température et d’un changement de la minéralisation totale.

Cependant, la mesure directe de la temperature aux émergences n’est pas un moyen fiable pour détecter une anomalie de chaleur en profondeur. Elle est plus élevée en profondeur atteint son maximum au niveau du réservoir. En effet il existe une perte ou abaissement de température entre celle-ci mesurée à l’origine et à l’emergence. Cette perte de chaleur est liée probablement aux contacts soit avec les eaux froides de subsurface soit avec les parois du circuit hydrothermal.